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镗削中的镗床与镗刀技术

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:用悬伸镗杆镗削时,镗杆悬伸长度应尽量短,以提高系统刚度。当工件同一轴线上的孔相距较远,用悬伸镗杆镗削困难或难以保证质量时,则可将镗杆支承在后立柱的导套上进行通镗杆镗削,使系统刚度大大增加。悬伸镗杆镗削和通镗杆镗削各有所长。图3-21通镗杆镗削(二)镗床常用的镗床有普通镗床、坐标镗床、专用镗床、数控镗床等。

镗削中的镗床与镗刀技术

(一)镗削

镗削是利用镗刀对已有孔进行再加工的常用方法之一,可分为粗镗、半精镗、精镗和精细镗等,工艺范围很广。对于小批生产中的非标准孔、大直径孔、精确的短孔及不通孔、有色金属孔等一般多采用镗削。镗削可以在车床、镗床铣床数控机床上进行,能获得的尺寸精度为IT6~IT8,表面粗糙度Ra值为3.2~0.63μm,可以修正前工序加工后所造成的孔轴线歪斜和偏移,能获得较高的相互位置精度。镗削一般不需要专用的定尺寸刀具,又可在各种机床上进行加工,故单件小批生产中,镗削是比较经济的加工方法。

1.粗镗

粗镗主要是对毛坯孔或钻、扩后的孔进行粗加工,即采用较大的背吃刀量和进给量切去被加工孔的大部分余量,一般为半精镗和精镗留单边加工余量3~4mm,使被加工孔具有一定的精度,常作为半精镗和精镗的预备加工,也可作为低精度孔的最终加工。

2.半精镗

半精镗是精镗的前道工序。主要目的是进一步提高被加工孔的精度和切去粗镗时留下的大部分加工余量,为精镗留下0.2~0.4mm的加工余量。常为精镗作预备加工,也可作为次要孔的终加工。

3.精镗

精镗是在粗镗和半精镗的基础上,以较高的切削速度和较小的进给量进行镗削,其目的是保证所镗孔获得图样要求的尺寸精度、形状精度、相互位置精度和表面粗糙度值。

精镗深孔时,可采用工作台进给式镗孔,以提高孔轴线的直线度;对于要求较高的孔,应分两次走刀完成精镗。

粗镗、半精镗和精镗工序的选用,取决于镗孔精度、工件材料和工件的具体结构。

4.精细镗

精细镗与一般镗孔方法基本相同,由于最初是使用金刚石作镗刀,所以又称为金刚镗。这种方法常用于有色金属合金及铸铁件内孔的终加工或作珩磨和滚压前的预加工。

为了达到高精度和小的表面粗糙度值要求,减少切削变形对工件表面的影响,一般采用较高的切削速度(钢:200m/min;铸铁:100m/min;铝合金:300m/min)、较小的加工余量(约0.2~0.3mm)和较小的进给量(0.04~0.08mm/r)进行加工。其次采用精度高、刚性大且具有高转速的金刚镗床,以保证加工质量的要求。

精细镗在良好的条件下,加工精度可达IT6~IT7,圆度误差小于0.003~0.005mm,表面粗糙度Ra值可达1.25~0.16μm。

5.孔的镗削方式

(1)主轴进给式镗削 主轴进给式镗削是主轴一方面作旋转运动(主运动),同时主轴沿其轴线作进给运动,如图3-18所示。随着主轴的送进,主轴的悬伸长度和变形将不断增大,使主轴刚性下降,孔的尺寸精度和形状精度也随之下降,孔和孔系轴线的形位误差增大。

(2)工作台进给式镗削 工作台进给式镗削是主轴只作旋转运动,工作台带动工件沿机床导轨作进给运动,如图3-19所示。用这种方式镗孔可以保证在加工中,镗刀杆的悬伸长度不变,镗削精度相对较高。孔轴线的直线度取决于工作台纵向进给方向的直线度。

图3-18 主轴进给式镗孔

图3-19 工作台进给式镗孔

工作台进给式镗削适用于精度要求较高的孔加工。但必须说明,上述两种方式镗孔各有利弊,可根据机床精度、工件结构形状、工艺要求和系统刚度进行选用。

图3-20 悬伸镗杆镗削

(3)悬伸镗杆镗削 镗杆前端(靠近后立柱一端)没有支承的镗杆为悬伸镗杆,用这种镗杆进行孔的镗削加工,就是悬伸镗杆镗削,如图3-20所示。用悬伸镗杆镗削时,镗杆悬伸长度应尽量短,以提高系统刚度。悬伸镗杆镗削广泛应用于大直径浅孔及端面孔的加工。

(4)通镗杆镗削 镗杆前端有支承的镗杆为通镗杆,用通镗杆进行孔的镗削加工,就是通镗杆镗孔,如图3-21所示。当工件同一轴线上的孔相距较远,用悬伸镗杆镗削困难或难以保证质量时,则可将镗杆支承在后立柱的导套上进行通镗杆镗削,使系统刚度大大增加。所以,在镗削深孔或同轴孔间距离较大的工件时普遍采用。

悬伸镗杆镗削和通镗杆镗削各有所长。在工艺系统刚度较好的条件下,应尽可能采用悬伸镗杆镗孔。由于悬伸镗杆的旋转速度不受镗杆支承轴承的限制,可以提高镗削速度,从而提高生产率。用悬伸镗杆镗削大部分是端面孔,调整刀具、测量等都很方便。通镗杆镗削,在加工大直径深孔和孔间距较大的同轴孔系时,能发挥良好的作用,获得较高的精度。但装卸、调整时间长,而且不能采用端镗工具,影响了使用范围。

图3-21 通镗杆镗削

(二)镗床

常用的镗床有普通镗床、坐标镗床、专用镗床、数控镗床等。(www.xing528.com)

1.普通镗床

图3-22 TP619型卧式镗床

1—支承架 2—后立柱 3—工作台 4—镗轴 5—平旋盘6—刀具径向溜板 7—前立柱 8—主轴箱 9—后尾筒10—底座 11—下滑座 12—上滑座

普通镗床通常包括普通卧式镗床、普通立式镗床、普通铣镗床、转塔式镗床等。图3-22所示为最常用的TP619型卧式镗床的外形。加工时,镗轴4和平旋盘5的旋转为主运动,刀具安装在主轴箱8的镗轴4或平旋盘5上,由主轴箱8可获得各种转速和进给量。主轴箱可沿着前立柱7的导轨上下移动。工件安装在工作台3上,可与工作台一起随下滑座11或上滑座12作纵、横向移动。此外,工作台3还可以绕上滑座12的圆导轨在水平面内调整至一定角度,以便加工互成一定角度的孔或平面。装在镗轴上的镗刀还可以随镗轴作轴向移动,实现轴向进给或者调整刀具轴向位置。当镗杆或刀杆伸出较长时,可用后立柱2上的后支承架1来承其左端,以增加刚性。当刀具装在平旋盘5的径向刀架上时,径向刀架可带动刀具作径向进给,切削端面。

普通镗床的镗削精度为0.02~0.1mm,坐标控制是由百分表测杆装置及块规实现的,通常用于对箱体等大型零件上的孔及端面加工。其镗轴水平布置并可轴向进给,工作台可纵向、横向移动,主轴箱可沿前立柱导轨垂直升降,为完成切削加工,提供必要的运动。

2.坐标镗床

坐标镗床是具有精密坐标定位装置的镗床,主要用于镗削尺寸、形状和位置精度要求较高的孔系。其坐标控制精度可达0.002~0.0001mm,角度误差在3″~10″之间。图3-23所示为双柱坐标镗床,两立柱上部通过顶梁连接,镗轴垂直布置,工作台可沿床身纵向移动,主轴箱可沿横梁作横向移动,横梁可沿立柱垂直升降。

3.专用镗床

专用镗床是专门加工某一类工件的镗床,如镗缸机、深孔钻镗机等。这类镗床主要用于大批大量生产的工业部门,如汽车、拖拉机行业等。

图3-23 双柱坐标镗床

4.数控镗床

数控镗床是一种由计算机控制的镗床,具有加工精度高、效率高、自动化程度高等特点。自动换刀数控镗铣机床(也称加工中心),具有自动换刀和程序控制功能,能自动完成转位及定位、主轴转速和进给量的变换,工件一次装夹就可完成多面的铣削及钻、扩、铰、镗等各种工序的加工。

(三)镗刀

1.镗刀的种类

镗刀的种类较多,按切削刃的数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀;按用途可分为内孔镗刀、端面镗刀;按结构可分为整体式单刃镗刀、镗刀头、固定式镗刀块、浮动镗刀块等。

图3-24 整体式单刃镗刀

(1)整体式单刃镗刀 整体式单刃镗刀由切削部分和刀柄组成。其切削部分是采用合金工具钢整体制成,或采用硬质合金刀片焊接而成。刀柄有圆柱直柄和圆锥柄两种,如图3-24所示。整体式单刃镗刀结构紧凑,体积小,可以镗削小直径孔、不通孔、台阶孔。利用万能刀架或平旋盘滑座可以镗削大直径孔、切削端面及槽等。

(2)镗刀头 镗刀头是采用一小段整体合金工具钢材料或用硬质合金刀片焊接而成。镗刀头的截形有圆形和方形两种,如图3-25所示。插入镗杆中的圆形和方形孔中进行镗削加工。镗刀头的用途很广,箱体的孔系加工,特别是同轴度要求较高的孔系加工,大都采用通镗杆及镗刀头来镗削,适于镗通孔、台阶孔和刮削端面等。

(3)镗刀块 镗刀块是用硬质合金刀片焊接而成,其直径尺寸需预先刃磨好,如图3-26所示。镗刀块属定尺寸刀具,能满足孔的各种尺寸公差要求。工作时将镗刀块紧固在镗杆上,由于镗刀块和镗刀杆的配合要求较高,制造比较困难,一旦刃口磨损,便无法调整,所以使用上受到一定限制,主要适用于成批生产中孔的粗镗,生产效率较高。

图3-25 方形截面镗刀头

图3-26 镗刀块

(4)浮动镗刀 浮动镗刀是一种与镗刀杆精密配合,并可在镗杆孔中自由滑动、直径尺寸可以调整的镗刀块,如图3-27所示。工作时镗刀块不紧固在镗杆上,而是在刀杆上长方孔内自由滑动,使镗刀块处于“浮动”状态。切削时由两对称切削刃所受的切削力自动平衡浮动镗刀的径向位置,使刀块自动对中,这样可以自动补偿因刀具安装、镗杆的径向跳动而引起的加工误差。浮动镗刀除了切削作用外,还可对已加工表面起挤压和修光作用,是一种精镗孔刀具。

浮动镗刀一般都做成装配形式,如图3-27b所示。在刀体1中装有刀片2,松开夹紧螺钉5,由尺寸调节螺钉3推动楔块4调节镗刀尺寸,待尺寸调整好后,由夹紧螺钉5紧固,镗刀即可使用。使用浮动镗刀时,因镗削时孔径稍有扩大,故一般将镗刀的直径尺寸调整到接近工件尺寸的下限。

图3-27 浮动镗刀

1—刀体 2—刀片 3—螺钉 4—楔块 5—夹紧螺钉

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